Спроектируйте 2D этап низкий шумовой усилитель Используя микрополосковую сеть соответствия линии электропередачи
В этом примере показано, как использовать элемент линии электропередачи микрополосковой линии RF Toolbox™, чтобы спроектировать низкий шумовой усилитель (LNA) 2D этапа для беспроводной локальной сети (WLAN) с входом и выходной сетью соответствия (MNW), чтобы максимизировать степень, поставленную посредством загрузки на 50 Ом и системы.
При разработке ввода и вывода MNW является важной частью проекта усилителя. Усилитель в этом примере имеет высокое усиление и низкий шум. Чтобы минимизировать паразитный эффект, этот пример использует микрополосковую линию электропередачи MNW с одним тупиком.
Задайте микрополосковые параметры линии электропередачи
Микрополосковые параметры линии электропередачи выбраны можно следующим образом.
Физическая Высота проводниковой или диэлектрической толщины — 1,524 мм
Относительная проницаемость диэлектрика — 3.48 (F/m)
Угловая касательная потерь диэлектрика — 0.0037
Физическая толщина микрополосковой линии электропередачи — 3.5 гм
Вход проекта, совпадающий с сетью Используя микрополосковую линию электропередачи
Входная сеть соответствия состоит из одного тупика шунта и одной серийной линии электропередачи микрополосковой линии.
Создайте входной тупик шунта микрополосковая линия электропередачи с физической длиной 8,9 мм.
TL1 = txlineMicrostrip('Width',3.41730e-3,'Height',1.524e-3,'EpsilonR',3.48,'LossTangent',0.0037,... 'LineLength',8.9e-3,'Thickness',0.0035e-3,'StubMode','Shunt','Termination','Open');
Создайте входную серийную линию электропередачи микрополосковой линии с физической длиной 14,7 мм.
TL2 = txlineMicrostrip('Width',3.41730e-3,'Height',1.524e-3,'EpsilonR',3.48, 'LossTangent',0.0037,... 'LineLength',14.7e-3,'Thickness',0.0035e-3);
Создайте и извлеките объект усилителя
Создайте и извлеките объект усилителя из зависимых доступных данных S-параметра частоты в заданном файле.
amp1 = nport('f551432p.s2p'); Задайте частотный диапазон.
freq = 2e9:10e6:3e9;
Создайте усилитель 2D этапа и постройте его S-параметр.
casamp = circuit([amp1,clone(amp1)],'amplifiers'); % amplifier ciruit without MNW.
Постройте S-параметр по частотному диапазону от 2 - 3 ГГц.
S2 = sparameters(casamp,freq);
Сеть соответствия проектной мощности Используя микрополосковую линию электропередачи
Выходная сеть соответствия состоит из одного тупика шунта и одной серийной линии электропередачи микрополосковой линии.
Создайте выходную серийную линию электропередачи микрополосковой линии с физической длиной 22,47 мм.
TL3 = txlineMicrostrip('Width',3.41730e-3,'Height',1.524e-3,'EpsilonR',3.48, 'LossTangent',0.0037,... 'LineLength',22.47e-3,'Thickness',0.0035e-3);
Создайте выходной тупик шунта микрополосковая линия электропередачи с физической длиной 5,66 мм.
TL4 = txlineMicrostrip('Width',3.41730e-3, 'Height',1.524e-3,'EpsilonR',3.48, 'LossTangent',0.0037,... 'LineLength',5.66e-3,'Thickness',0.0035e-3,'StubMode','Shunt','Termination','Open');
Постройте входные коэффициенты отражения 2D этапа LNA
Чтобы проверить одновременное сопряженное соответствие во входе усилителя, постройте входные коэффициенты отражения в дБ для схемы усилителя с и без соответствующей сети.
Расположите каскадом элементы схемы путем добавления входа и выхода MNW к усилителю 2D этапа.
c = circuit([TL1, TL2,clone(amp1),clone(amp1),TL3, TL4]); % two-stage LNA with MNWПостройте S-параметры и анализируйте усилитель с и без соответствующих сетей по частотному диапазону 2.4 - 2.5 ГГц.
figure S3 = sparameters(c,freq); rfplot(S2,1,1) hold on; rfplot(S3,1,1) legend('|S11| of Two-Stage LNA Without MNW','|S11| of Two-Stage LNA with MNW'); title('Input Reflection Coefficients of Two-Stage LNA'); grid on;
Расчетный вход возвращает потерю для 2D этапа, LNA с входом MNW составляет-13.2 дБ.
Постройте Выходные коэффициенты отражения 2D этапа LNA
Чтобы проверить одновременное сопряженное соответствие при выходе усилителя, постройте выходные коэффициенты отражения в дБ и для 2D этапа LNA с и без MNW.
figure rfplot(S2,2,2) hold on; rfplot(S3,2,2) legend('|S22| of Without MNW','|S22| of With MNW'); title('Output Reflection Coefficients of Two-Stage LNA'); grid on;
Расчетный выход возвращает потерю для 2D этапа, LNA с выходом MNW составляет 11,5 дБ.
Постройте коэффициенты отражения усиления и входа каскадного LNA
Чтобы проверить одновременное сопряженное соответствие при вводе и выводе усилителя, постройте входной коэффициент отражения и параметры усиления в дБ для 2D этапа LNA с MNW.
figure;
rfplot(S3,1,1)
hold on;
rfplot(S3,2,1)
Расчетное усиление усилителя, S21 составляет 34,5 дБ, и входной коэффициент отражения, S11 составляет-13.1 дБ.
Вычислите и постройте комплексные коэффициенты отражения загрузки и источника
Вычислите и постройте всю комплексную загрузку и исходные коэффициенты отражения для одновременного сопряженного соответствия во всех измеренных точках данных частоты, которые безусловно устойчивы. Эти отражательные коэффициенты измеряются в интерфейсах усилителя.
figure smithplot(S3,1,1,'LegendLabels','Measured S11')
Вычислите шумовую фигуру Ampifier
Используйте rfbudget объект вычислить фигуру шума усилителя.
b = rfbudget( ... 'Elements',[TL1 TL2 amp1 clone(amp1) TL3 TL4], ... 'InputFrequency',2.45e9, ... 'AvailableInputPower',0, ... 'SignalBandwidth',2e9, ... 'Solver','Friis', ... 'AutoUpdate',1); rfplot(b,'NF')
Фигура шума усилителя вычисляется как 0,7 дБ.
Ссылка
[1] Maruddani, B, M Ma’sum, Э Санди, Y Taryana, T Daniati, и В Дара. “Проект Двух Этапов Низкий Шумовой Усилитель на Частоте на 2.4 - 2.5 ГГц Используя Микрополосковую Линию, Совпадающую с Сетевым Методом”. Журнал Физики: Серия 1402 Конференции (декабрь 2019): 044031.